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点扩散函数法在人眼成像质量分析中的特征

http://www.cnophol.com 2008-10-21 13:33:33 中华眼科在线

    3  讨论

     对于视觉质量的评估方法,较多的是用视力、对比度视力、对比敏感度和像差等方法,它们检测的是外界物体经眼球光学系统成像,再经视路和大脑皮层的整合后所成的像质,表达了眼屈光介质、屈光力、屈光界面的形态和屈光成分的透明度等,同时部分测量也受被测者主观因素的影响。随着屈光手术的普及,有关视觉质量的临床问题备受关注,与视觉质量直接相关的视网膜成像成为研究的焦点。

    在临床上,客观评价视网膜的成像质量以像差[7-8]方法为主,如常用的有Hartmann-Shack像差仪,它在测量上有着诸多优点,如快速,实时,重复性和精确性好,操作简便,患者配合容易等,但像差仪捕捉的是经过微透镜的光斑相对该透镜的光轴的偏移,如果该偏移大到与邻近光斑重合或超出,测量结果往往高估了被检查眼的成像质量,这多见于圆锥角膜、角膜疤痕等形态畸变的眼睛[9-10]。同时,像差的测量都是基于透明介质的前提下,无法检测出因角膜疤痕、角膜上皮下雾状混浊(haze)、晶状体混浊等而造成的光能量的丧失。当眼睛存在以上的异常时,部分的入射光线会被吸收或散射,减少了到达视网膜的光能量而导致像清晰度下降[7,11]。因此,对于上述的异常情况,除了检测像差外,同时有必要测量散射和衍射的影响,从而能更全面、客观地反映视网膜成像质量的优劣。而本研究所用的点扩散函数分析方法描述的是一个物点经过光学系统后在像面上的光强分布函数。在大多数情况下,任何物体都可以被认为由许多独立的点光源组成,每个点光源都形成了自己的PSF像,再将这些PSF像叠加在一起就组合成了物体的像。如图2所示,它是以一个点光源作为基点进行测量,形成的光斑面积越小,说明点光源经过人眼光学系统折射后弥散越小,视网膜成像质量越好;其次,光斑的光强度越大,代表点光源经过人眼光学系统折射后光能量损失越少,视网膜成像质量越好,从而总和了衍射、像差和散射的信息,表达了视网膜像的模糊程度和所有子午线 MTF信息,特别是能对一些发生病变或手术治疗后的眼球屈光系统进行测量。如临床上常见的白内障手术前后、角膜屈光手术前后、前房、后房人工晶状体植入前后等的成像质量对比,圆锥角膜、高度散光眼、角膜斑翳等病变眼经硬性透氧性角膜接触镜矫正前后成像质量对比,为医生客观评估治疗效果提供依据[2,9,11]。

    本研究所使用的点扩散函数分析仪先通过等径测量获得MTF,作为PSF的幅度表达值,MTF描述的是在不同频率处物像对比度与光学系统成像质量的关系。如图3、表1所示,该曲线从低频至中频迅速下降,高频趋向缓和至零,定量并客观地表达了人眼成像质量从低频至高频衰减的改变,并表达了正常人眼MTF曲线在空间频率达到50~60 c/d时,就会到达分辨率极限,即MTF值趋向于零。光学系统的像差越大,成像质量就越差,引起的物像对比度下降就越厉害。这与人眼视觉系统的对比敏感度曲线不同,如对比敏感度曲线在空间频率为6~9 c/d时达到峰值,向两端逐渐减小,这是经过视路的传输和大脑整合后的结果。接着再进行异径测量,获得PTF,将MTF与PTF进行整合,计算出点扩散函数(PSF),从而直接获得眼球光学系统的成像质量这项客观的指标。除此之外,该仪器还能将测得的结果模拟成不同类型和对比度的视力表,以及黑白和彩色的图像,供被检查者了解他的成像质量和理想成像质量之间的差距,从而给患者更直观的认识。

    另外,从表1可知,点扩散函数方法测量所得的MTF值个体之间差异显著,如瞳孔直径为3 mm,空间频率为3.00 c/d时,不同个体的MTF值范围为0.68~0.98,这可能与患者屈光介质的折射率、透明度、屈光形态、泪膜稳定性等因素不同有关。同时,MTF值在左、右眼具有镜像对称性,且随着瞳孔的增大成像质量逐渐下降,这些结果均与像差的研究结果相一致[7,12-13]。

    如上所述,点扩散函数分析仪总和了像差、衍射和散射的共同影响,能较全面、准确、客观、定量地对视网膜的成像质量进行评估,即从眼球光学系统角度科学地表达了视网膜的成像质量,从而为我们提供了一种新的像质评定方法。

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(来源:《眼视光学杂志》2008年4月10卷4期)(责编:zhanghui)

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